基于几种常见的电极表面处理工艺，制作了外形一致、表面不同的砂纸打磨、羊毛抛光、金属电镀和非金属电镀四种同轴电极，对比了电极在微观下的形貌特点，通过实验研究了不同电极表面特性与甘油介质耐压的关系。搭建了基于晶闸管控制的空心脉冲变压器升压实验平台，最大输出电压500 kV，上升时间26 μs。实验结果表明: 四种电极的微观形貌存在较大差异，并引起了甘油击穿特性的不同，在相同充电电压条件下，甘油的平均击穿场强为210~260 kV/cm; 与使用常规的砂纸打磨电极相比，使用羊毛抛光、金属电镀、非金属电镀电极可分别使击穿场强提高14.51%，11.60%，19.67%，其中非金属电镀电极表面均匀程度远高于其他电极，最高击穿场强可达288 kV/cm，比对照组平均击穿场强提高33.09%。

提出了一种用于轴向输出相对论磁控管中具有TE11辐射模式的紧凑型输出结构。该器件采用6谐振腔结构并工作在π模式上,通过合理设计谐振腔结构与输出圆波导之间过渡结构,模拟实现了圆TE11模式微波的轴向输出。与传统衍射输出相对论磁控管相比,本文设计的轴向输出结构,不仅能在输出波导中获得更加纯净的微波模式,而且能减小磁控管的径向尺寸,使得系统更加紧凑化。初步的粒子模拟结果表明：当电压为280 kV、磁场强度为0.5 T时,该器件的工作频率为4.18 GHz,输出功率为247.0 MW,功率转换效率达到21.9%。

基于固态化磁开关、低阻抗脉冲形成网络和感应电压叠加等关键技术,提出并研制了一台固态化高功率长脉冲驱动源。在前期通过2 GW单次实验验证技术方案的基础上,研制了中等电压等级的重复频率初级电源; 改进了两级磁脉冲压缩系统的复位和绝缘特性; 优化了系统整体电路结构,利用感应电压叠加器完成充电磁开关和脉冲升压的双重功能; 设计了合理的复位路径,实现了各部分磁芯的在线直流复位; 并开展了重频运行研究。在电阻负载上获得了输出功率2.1 GW、脉宽约170 ns、重复频率20 Hz及运行时间1 s的实验结果,脉冲波形的重叠一致性好。

针对甘油介质在形成线中的应用, 总结了甘油作为储能介质已开展的相关研究工作, 并在缩比的同轴电极试件中进行了电极表面、磁场、耐压极性、含气量等条件对甘油介质击穿特性影响的实验研究。搭建了基于晶闸管控制的空心脉冲变压器升压实验平台, 设计了浸没于脉冲磁场中的同轴电极击穿试件, 实验平台最大输出电压500 kV, 上升时间26 μs, 最大磁场1 T, 可通过控制晶闸管的先后触发使击穿过程发生于准稳衡磁场中, 并制作了外形一致、表面不同的砂纸打磨、羊毛抛光、金属电镀和非金属电镀四种电极。实验结果表明: 甘油的击穿是没有极性的; 1 T量级磁场对甘油介质的击穿特性无影响; 不同电极表面微观形貌差异较大, 使甘油介质具有不同的击穿特性, 说明甘油击穿在电极表面的过程具有较大影响; 充分的排气能减少甘油中直径较大的气泡, 减少概率性的低击穿场强, 击穿后产生的大量微小气泡会整体降低甘油的击穿阈值, 使甘油的平均击穿场强降低。

设计了一种适用于带状电子束高功率微波源的宽通带收集极,在有效吸收束-波相互作用后的带状电子束的同时,保证了带状电子束高功率微波源的工作模式——矩形波导TM11模式高效率地通过。研究结果表明：在13~27 GHz范围内,功率传输效率大于95%,这一宽通带特性使得该类型的收集极与带状电子束高功率微波源能够更好配合,显著提高了微波源的模拟优化和实验调试效率;TM11模式微波的传输效率对收集极厚度和长度等参数不敏感;该类型收集极结构具有良好的散热能力,在不加外部水冷装置的条件下,仅靠空气自然对流冷却和辐射冷却,可以承受电流3 kA、电压300 kV、脉冲宽度30 ns及重复频率50 Hz带状电子束的连续冲击。

基于磁开关技术提出了一种高功率长脉冲驱动源方案,主要包括脉冲变压器、磁脉冲压缩、低阻抗脉冲形成网络、磁开关类型主开关,以及感应电压叠加器等关键子系统；研制了各关键子系统并开展了单独的实验调试,基于跑道型磁芯制作了闭环磁芯脉冲变压器,采用硬连接绕组方式制作了方便调节的两级磁压缩系统,利用陶瓷电容器制作了圆周对称的Blumlein型低阻抗脉冲形成网络,配合低阻抗脉冲形成网络研制了磁开关类型主开关,基于单端口馈电和角向传输线技术建立了四级IVA实验装置；在上述关键子系统调试基础上,开展了全系统的初步联合实验,验证了技术方案。